Esta pesquisa é patrocinada pelo Escritório de Pesquisa Biológica e Ambiental, Departamento de Energia dos EUA e por subvenções do Conselho de Pesquisa em Saúde da Virginia Commonwealth. Oak Ridge National Laboratory é gerenciado por UT-Battelle, LLC, para o Departamento de Energia dos EUA sob o n º do contrato DE-AC05-00OR22725.

1. Preparação Mica: <ol><li> Corte a mica (Ciências Microscopia Eletrônica) com uma tesoura para o tamanho necessário para caber o microscópio AFM (cerca de 22 × 30 mm). </li><li> Cleave a mica em ambos os lados, geralmente usando a fita para remover a camada externa, até que apenas suaves camadas ininterrupta permanecem. </li></ol> 2. Preparação da solução de gelatina: <ol><li> Adicione 100 ml de água destilada para um frasco de laboratório. </li><li> Aqueça a garrafa em um forno de microondas até que a água começa a ferver. (Se um microondas não está disponível, a água pode ser aquecido em um copo sobre uma chapa quente.) </li><li> Pesar 0,5 gramas de gelatina (Sigma G-6144, G-2625-2500 ou G) e adicione à água quente destilada. </li><li> Agite suavemente o frasco até que a gelatina esteja completamente dissolvido. </li><li> Arrefecer a solução de gelatina a 60-70 ° C. </li><li> Despeje aproximadamente 15 mL para um copo pequeno (20 mL) em que a mica clivada corte podem ser mergulhados. </li></ol> 3. Mica revestimento: <ol><li> Submergir as praças mica na solução aquecida gelatina e retirar rapidamente de modo que a mica é revestido (Fig. 1a). </li><li> Após o revestimento, o apoio da mica imediatamente, no limite, sobre um papel toalha para secar no ar ambiente (Figura 1b). A mica revestidas de gelatina pode ser usada por pelo menos duas semanas. O excesso de solução de gelatina pode ser mantido refrigerado e usado por aproximadamente um mês, basta aquecer a solução de ações para entre 60-70 ° C. Cuidados devem ser tomados para assegurar que a gelatina não é fervida durante o aquecimento. </li></ol> 4. Montagem de bactérias em mica revestidas de gelatina: <ol><li> Pellet 1 mL de uma cultura bacteriana (0,5-1,0 OD a 600 nm) em 800 a 4500 rcf. Dependendo da bactéria, use o mínimo rcf que irá agregar as células em ~ 5 minutos. </li><li> Lavar o sedimento em um mesmo volume de água filtrada ou deionizada buffer. </li><li> Coletar as células por centrifugação novamente. </li><li> Ressuspender o sedimento em 500 mL de imediato de água deionizada NanoPure ou buffer. (A suspensão bacteriana deve ser visivelmente turva, a fim de ter uma concentração adequada de células para AFM). </li><li> Aplicar a suspensão de células (10-20 mL) para a mica revestidas de gelatina e espalhe sobre a superfície usando uma ponteira de pipeta (Fig. 1c). Cuidados devem ser tomados para não tocar fisicamente a superfície da gelatina com a ponta da pipeta enquanto aplica ou espalhar a solução bacteriana. </li><li> Permitir que a superfície em repouso por 10 minutos e enxágüe com um fluxo de água ou tampão (Fig. cd 1). Durante todo o procedimento, tome cuidado para assegurar que a amostra não é permitida para secar. </li></ol> 5. Resultados representativos: A Figura 2 mostra imagens de exemplo de células bacterianas que foram montadas em gelatina-revestido mica e fotografada pela AFM. Em nossos laboratórios, amostras são tipicamente fotografada usando um microscópio de força atômica PicoPlus (Agilent Technologies, Temple, AZ) equipado com uma cabeça de digitalização 100 mm. O instrumento é operado em 128-512 pixels por linha de varredura a uma velocidade de varredura de linhas de 0,5-1,0 / s. As vigas que são normalmente utilizados são sondas Veeco nitreto de silício (MLCT-AUHW, Veeco, Santa Barbara, CA) com constantes primavera nominal variando ,01-0,1 nN / nm. <img src="/files/ftp_upload/2880/2880fig1.jpg" alt="Figura 1"/> Figura 1. Gelatina a uma temperatura de 60-70 ° C é colocado em um copo de 20 ml. Usando um par de pinças recém clivada quadrados de mica são totalmente imerso na gelatina (a) retirada e colocada na vertical sobre uma toalha de papel encostado a um rack de micro centrífuga (b). Uma gota de amostra bacteriana é colocada sobre a mica e espalhar com a ponta da pipeta em ambas as direções X e Y (c). Depois de permitir que a amostra para incubar na superfície mica de pelo menos 10 minutos, lavar a amostra em um fluxo de água destilada. Se a imobilização trabalhou você será capaz de ver uma mancha opaca na mica, como mostrado no painel direito de (d). Se a imobilização não trabalho que você vai pegar um pedaço de mica clara como no painel esquerdo. A mancha opaca na balança mica para a concentração das bactérias na gota que você coloque na mica gelatina tratada. <img src="/files/ftp_upload/2880/2880fig2.jpg" alt="Figura 2"/> Imagens figura 2. AFM da E. coli. No painel (a), as células são montadas em gelatina-mica revestidas e fotografada em 0,005 M PBS. Para efeito de comparação, uma imagem de células bacterianas montados em gelatina-mica e revestido com imagens no ar é mostrado no painel (b). Embora septos são claramente visíveis em imagens coletadas no estado líquido, maior a resolução, como indicado pela presença de pili (painel inset (b)), podem ser obtidas no ar.

<ol>
	<li>Bernal, R., Pullarkat, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+properties+of+axons.">Mechanical properties of axons.</a> Phys Rev Lett. 99, 018301-018301 (2007).</li><li>Bray, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axonal+growth+in+response+to+experimentally+applied+mechanical+tension.">Axonal growth in response to experimentally applied mechanical tension.</a> Dev Biol. 102, 379-389 (1984).</li><li>Chetta, J., Kye, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytoskeletal+dynamics+in+response+to+tensile+loading+of+mammalian+axons.">Cytoskeletal dynamics in response to tensile loading of mammalian axons.</a> Cytoskeleton (Hoboken). 67, 650-665 (2010).</li><li>Dennerll, T. J., Lamoureux, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+cytomechanics+of+axonal+elongation+and+retraction.">The cytomechanics of axonal elongation and retraction.</a> J Cell Biol. 109, 3073-3083 (1989).</li><li>Fu, S. Y., Gordon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+cellular+and+molecular+basis+of+peripheral+nerve+regeneration.">The cellular and molecular basis of peripheral nerve regeneration.</a> Mol Neurobiol. 14, 1-2 (1997).</li><li>Gray, C., Hukkanen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+neural+growth:+calcitonin+gene-related+peptide+and+substance+P-+containing+nerves+attain+exceptional+growth+rates+in+regenerating+deer+antler.">Rapid neural growth: calcitonin gene-related peptide and substance P- containing nerves attain exceptional growth rates in regenerating deer antler.</a> Neuroscience. 50, 953-963 (1992).</li><li>Heidemann, S. R., Buxbaum, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tension+as+a+regulator+and+integrator+of+axonal+growth.">Tension as a regulator and integrator of axonal growth.</a> Cell Motil Cytoskeleton. 17, 6-10 (1990).</li><li>Heidemann, S. R., Buxbaum, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+tension+as+a+regulator+of+axonal+development.">Mechanical tension as a regulator of axonal development.</a> Neurotoxicology. 15, 95-107 (1994).</li><li>Heidemann, S. R., Lamoureux, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytomechanics+of+axonal+development.">Cytomechanics of axonal development.</a> Cell Biochem Biophys. 27, 135-155 (1995).</li><li>Iwata, A., Browne, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+survival+and+outgrowth+of+mechanically+engineered+nervous+tissue+constructs+implanted+into+spinal+cord+lesions.">Long-term survival and outgrowth of mechanically engineered nervous tissue constructs implanted into spinal cord lesions.</a> Tissue Eng. 12, 101-110 (2006).</li><li>Lamoureux, P., Heidemann, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+and+elongation+within+and+along+the+axon.">Growth and elongation within and along the axon.</a> Dev Neurobiol. 70, 135-149 (2010).</li><li>Lamoureux, P., Zheng, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+cytomechanical+investigation+of+neurite+growth+on+different+culture+surfaces.">A cytomechanical investigation of neurite growth on different culture surfaces.</a> J Cell Biol. 118, 655-661 (1992).</li><li>Lindqvist, N., Liu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+glial+(Muller)+cells:+sensing+and+responding+to+tissue+stretch.">Retinal glial (Muller) cells: sensing and responding to tissue stretch.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 51, 1683-1690 (2010).</li><li>Loverde, J. R., Ozoka, V. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Live+Imaging+of+Axon+Stretch+Growth+in+Embryonic+and+Adult+Neurons.">Live Imaging of Axon Stretch Growth in Embryonic and Adult Neurons.</a> J. Neurotrauma. , (2011).</li><li>Lu, Y. B., Franze, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscoelastic+properties+of+individual+glial+cells+and+neurons+in+the+CNS.">Viscoelastic properties of individual glial cells and neurons in the CNS.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 103, 17759-17764 (2006).</li><li>O'Toole, M., Lamoureux, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+physical+model+of+axonal+elongation:+force,+viscosity,+and+adhesions+govern+the+mode+of+outgrowth.">A physical model of axonal elongation: force, viscosity, and adhesions govern the mode of outgrowth.</a> Biophys J. 94, 2610-2620 (2008).</li><li>Pfister, B. J., Bonislawski, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stretch-grown+axons+retain+the+ability+to+transmit+active+electrical+signals.">Stretch-grown axons retain the ability to transmit active electrical signals.</a> FEBS Lett. 580, 3525-3531 (2006).</li><li>Pfister, B. J., Gordon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomedical+Engineering+Strategies+for+Peripheral+Nerve+Repair:+Surgical+Applications,+State+of+the+Art,+and+Future+Challenges.">Biomedical Engineering Strategies for Peripheral Nerve Repair: Surgical Applications, State of the Art, and Future Challenges.</a> Crit Rev Biomed Eng. 39, 81-124 (2011).</li><li>Pfister, B. J., Iwata, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extreme+stretch+growth+of+integrated+axons.">Extreme stretch growth of integrated axons.</a> J Neurosci. 24, 7978-7983 (2004).</li><li>Pfister, B. J., Iwata, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+transplantable+nervous+tissue+constructs+comprised+of+stretch-grown+axons.">Development of transplantable nervous tissue constructs comprised of stretch-grown axons.</a> J Neurosci Methods. 153, 95-103 (2006).</li><li>Siechen, S., Yang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+tension+contributes+to+clustering+of+neurotransmitter+vesicles+at+presynaptic+terminals.">Mechanical tension contributes to clustering of neurotransmitter vesicles at presynaptic terminals.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 106, 12611-12616 (2009).</li><li>Smith, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stretch+growth+of+integrated+axon+tracts:+extremes+and+exploitations.">Stretch growth of integrated axon tracts: extremes and exploitations.</a> Prog Neurobiol. 89, 231-239 (2009).</li><li>Smith, D. H., Wolf, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+strategy+to+produce+sustained+growth+of+central+nervous+system+axons:+continuous+mechanical+tension.">A new strategy to produce sustained growth of central nervous system axons: continuous mechanical tension.</a> Tissue Eng. 7, 131-139 (2001).</li><li>Weiss, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nerve+patterns:+The+mechanics+of+nerve+growth.">Nerve patterns: The mechanics of nerve growth.</a> Growth, Third Growth Symposium. 5, 163-203 (1941).</li><li>Zheng, J., Lamoureux, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tensile+regulation+of+axonal+elongation+and+initiation.">Tensile regulation of axonal elongation and initiation.</a> J Neurosci. 11, 1117-1125 (1991).</li></ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

Vários fatores podem afetar célula microbiana de montagem e de imagem por AFM. A gelatina que é usado para o revestimento da mica é importante. Comercial de gelatina é isolado a partir de um número de vertebrados, incluindo peixes, vacas e porcos. Tanto a origem eo método de processamento de determinar a adequação da gelatina para imobilização de bactérias. Várias fontes e tipos de gelatina foram avaliados quanto à sua eficácia em bactérias imobilizar [1]. As duas gelatinas mais eficazes foram encontrado...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td></tr><tr><td> Gelatina </td><td> Sigma, St. Louis, MO </td><td> G6144, G2625 ou G2500 </td></tr><tr><td> PicoPlus Microscópio de Força Atômica </td><td> Agilent Technologies, Tempe, AZ </td><td></td></tr><tr><td> Cantilevers AFM </td><td> Veeco, Santa Barbara, CA </td><td> MLCT-AUHW </td></tr></tbody></table>

bacterial immobilization for imaging by atomic force microscopy

AFM é um de alta resolução (escala nm) ferramenta de imagem que mecanicamente um sondas de superfície. Ele tem a capacidade de células e biomoléculas imagem, em um ambiente líquido, sem a necessidade de tratar quimicamente a amostra. A fim de atingir esse objetivo, a amostra deve suficientemente aderir à superfície de montagem para evitar a remoção por forças exercidas pela ponta cantilever digitalização AFM. Em muitos casos, a imagem de sucesso depende de imobilização da amostra à superfície de montagem. Idealmente, a imobilização deve ser minimamente invasivo para a amostra de tal forma que os processos metabólicos e atributos funcionais não sejam comprometidas. Por superfícies de revestimento recém clivada com mica suína (porco) gelatina, bactérias carga negativa pode ser imobilizada na superfície e fotografada em líquido por AFM. Imobilização de células bacterianas em gelatina-mica revestida é mais provável devido à interação eletrostática entre as bactérias com carga negativa e positivamente carregada a gelatina. Vários fatores podem interferir com a imobilização de bactérias, incluindo componentes químicos do líquido em que as bactérias estão suspensos, o tempo de incubação da bactéria na gelatina mica revestidas características, superfície da estirpe bacteriana e do meio em que as bactérias são gravadas. No geral, o uso de gelatina revestido mica é encontrado para ser geralmente aplicável para as células microbianas imagem.

Watch this Scientific Journal Video about Bacterial Immobilization for Imaging by Atomic Force Microscopy at JoVE.com

Bacterial Immobilization for Imaging by Atomic Force Microscopy

Vivem as bactérias Gram-negativas e Gram-positivos podem ser imobilizadas em gelatina-mica revestidas com imagens e em líquido usando Microscopia de Força Atômica (AFM).

A imobilização de bactérias for Imaging por Microscopia de Força Atômica

AFM is a high-resolution (nm scale) imaging tool that mechanically probes a surface.  It has the ability to image cells and biomolecules, in a liquid ...

bacterial-immobilization-for-imaging-by-atomic-force-microscopy

Research

JoVE Journal

Bioengineering

17.2K visualizações.  Oak Ridge National Laboratory. Vivem as bactérias Gram-negativas e Gram-positivos podem ser imobilizadas em gelatina-mica revestidas com imagens e em líquido usando Microscopia de Força Atômica (AFM).